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Polymeraskettenreaktion (PCR)

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist ein Prozess, bei dem eine niedrige Konzentration von DNA-Proben durch chemische Vergrößerung vergrößert wird, die mehrere Kopien der Schablonensequenz oder sogar ein DNA-Molekül innerhalb von Stunden vergrößert.7~108Vielfach, einfach zu bedienen, ist jetzt weit verbreitet in allen Bereichen der molekularen Biologie Forschung, deren Kern ist die halbe Retention-Replikation von DNA.

Die PCR-Technik ist in drei Phasen unterteilt:

（1）DNA-DeformationDie DNA-Probe der Doppelkettenstruktur wird bei 92 ~ 97 ° C erhitzt, wodurch die Wasserstoffbindung zwischen den Ketten gebrochen wird und in zwei Einzelkettenmoleküle zerlegt wird.

（2）Abfeuern. Schnell die Temperatur auf 55 ~ 65 ° C zu senken, zu diesem Zeitpunkt ist die Einzelkettige DNA und die Vorläufer nach dem Prinzip der Basisparung komplementär verbunden.

（3）ErweiterungErhöhen Sie die Temperatur auf etwa 72 ° C, um eine DNA-Verlängerungsreaktion durchzuführen.

Jeder Zyklus, der sich deformiert, vergrößt und verlängert, verdoppelt den DNA-Gehalt. Bei der PCR-Reaktion spielen Temperaturänderungen eine entscheidende Rolle für die Effizienz der DNA-Replikation: Je schneller der Erwärmungs- und Abkühlprozess ist, desto kürzer ist die Reaktionszeit.

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Molekuläre POCTProdukt

Vielleicht erinnern sich alle daran.Visby Medizinischer Test，Diese Familie Selbstprüfung Karton,Nr.nenntPCR-Test ohne GerätMittel (Eigentlich haben wir das Gerät in die Karton gelegt.）Es hat viele Vorteile:Klein, tragbar, einfach zu bedienen, aber ein bisschen teuer.

Länge03:27

Die interne Struktur des Produkts ist auf der Grafik zu sehen, und der rote Pfeil bezieht sich auf das heute geteilte Thema.

von VisbyDas Erweiterungsmodul für die Home Self Check Cartridge ist "PCR Mikro-Fluid-ChipGenauer heißt esContinuous Stream PCR Micro-Fluid-ChipMit Hilfe der "Raum-Zeit-Konversion" wird der Reaktionsprozess durch das Antreiben der gemischten Probe durch verschiedene Temperaturzonen durchgeführt.

“von VisbyDer Erfolg der Selbstkontrollkasten für Familien ist nicht unbedingt durch den Einsatz von Mikrofluidtechnologie bedingt. ”

MikrostromKontrolleDie Wärmekapazität des Chips ist klein, größer als die Oberfläche, die Wärmeübertragungseffizienz ist viel höher als die Makro-PCR-Einrichtung, daher kann der schnelle Erwärmungsprozess verwendet werden, um die schnelle Vergrößerung der DNA zu erreichen, seine Vorteile können nicht nur den Probenverbrauch sparen, sondern auch die Effizienz der Detektion und die Empfindlichkeit der Detektion verbessern, um die tragbare Detektion zu erreichen.

Alle Reaktionen müssen in flüssiger Umgebung durchgeführt werden und beinhalten eine präzise Temperaturregelung, weshalb die Probleme der Strömung und der Wärmeübertragung auf Mikroskala in PCR-Systemen besonders wichtig sind.Es ist anzumerken, dass neben der dreistufigen PCR-Reaktion auch eine zweistufige Reaktion vorhanden ist, bei der das Brühen und die Verlängerung in einem Schritt verschmelzt werden können.VisbHome Selbstprüfung Karton ist eine zweistufige Reaktion).

Der PCR-Microfluidics-Chip kann je nach Struktur in微室 PCR (Mikrokammer-PCR)undKontinuierliche PCR (Continuous PCR)Zwei grundlegende Modelle.Der Unterschied besteht darin:

(1) Die Veränderung der Mikro-PCR-Temperatur findet in einem festen Volumen statt, und die Temperaturänderung wird dynamisch durch die Außenwelt gesteuert;

(2) Continuous-Stream-PCR ermöglicht einen passiven Temperaturwechsel, indem Flüssigkeit durch Positionen mit unterschiedlicher Temperaturverteilung fließt.

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Mikrokammer PCRMikro-Fluid-Chip

VorteileMit kleinem Volumen und einfacher Multifunktionsintegration.

Nachteile: in Bezug auf die Kühlgeschwindigkeit durch die Wärmekapazität des Chips selbst eingeschränkt, währendMikro-PCR-Mikro-Fluid-Chips haben ein größeres "totes Volumen" in der Struktur, Mikro-Fluid-Chip-Reinigung ist schwierig, kann in der Regel nur einmal verwendet werden, ist nicht geeignet für die Kontinuität der Verstärkungsreaktion von mehreren Reagentien.

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kontinuierlichStream PCR MikrofluidkernFilme

Vorteile: Continuous Stream PCR Micro-Fluid-Chip mit HilfeDer Reaktionsprozess wird auf die Weise der "Raum-Zeit-Konversion" durchgeführt, indem die gemischte Probe durch verschiedene Temperaturzonen angetrieben wird. wegenKontinuierliche PCRMikro-Fluid-ChipHauptsächlich auf Mikrokanäle, um die Reaktion zu erreichen, hat ein relativ kleines Flüssigkeit "totes Volumen", die Verwendung eines geeigneten Medienpuffers für den Abstand und das Spülen, kann die Kreuzkontamination zwischen verschiedenen Proben zu vermeiden, so dass der kontinuierliche Strom PCR Microfluidics-Chip kann mehrere Proben kontinuierliche Probenaufnahme und Volumenverarbeitung zu erreichen, und somit die Funktion des "On-line (On-site) chemischen Verstärkers".

NachteileKontinuierliche PCRMikro-Fluid-ChipDer Nachteil besteht darin, dass die Anzahl der Vergrößerungen von der Anzahl der Durchgänge der drei Temperaturzonen abhängt, und sobald das Entwurfsschema des Flusskanals festgelegt ist, kann sich dieser Zyklus nicht mehr ändern.

Einige neue Technologien können die Mängel beider oben genannten Systeme überwinden, zum Beispiel haben Studien bestätigt, dassMikroRäumliche PCRMikro-Fluid-ChipMetall-Nanopartikel in flüssigen Medien hinzugefügt, isomere Mikrowellen auf Metallpartikel zu erwärmen, wodurch das gesamte flüssige Medium zu erwärmen, hat eine hohe Wärmeeffizienz, flexible Kontrollmethode Eigenschaften.

Die Methoden der Temperaturregelung von Mikrofluiden-PCR-Geräten sind vielfältig. Krishnan et al. haben einen mikroskaligen PCR-Reaktor entwickelt, der den Raleigh-Bernard-Konversionseffekt nutzt, dessen Struktur in der folgenden Abbildung dargestellt ist.

Mikroskala-PCR-Reaktor auf Basis des Raleigh-Bernard-Konvektionseffektes

Die Einrichtung wird mit einer Heißplatte auf 97 ° C im Mikroreaktor-Boden erhitzt, die Oberseite wird mit einer Wasserkühlplatte auf 61 ° C gehalten, da die Temperaturdifferenz im Mikroreaktor eine schwimmende Konversion erzeugt, die unter bestimmten Bedingungen eine stabile Rayleigh-Bernard-Konversion bildet, die DNA-Moleküle in der Lösung und andere Reaktionskomponenten zirkulieren mit der Bewegung zwischen 97 ° C und 61 ° C, um die zweistufige PCR-Amplifikation der DNA zu vervollständigen. Diese Vorrichtung kann das Strömungsmuster ändern, indem die geometrische Größe des Zwischenreaktionsbehälters geändert wird.

Hu et al. nutzen die Eigenschaften der hohen Leitfähigkeit der PCR-Amplifikationslösung, erzeugen unterschiedliche Joule-Wärme durch elektrische Felder unterschiedlicher Intensität und erreichen die Temperaturregelung in den Mikrokanälen, um die PCR-Amplifikation der DNA zu vervollständigen.

PCRGerätebei der Transgender,zurückFeuer / VerlängerungIm SchrittTemperaturverteilung

Referenzen:

[1]Guoqing Hu, Qing Xiang, Rachel Fu, Bo Xu, Roberto Venditti, Dongqing Li. (2006). Elektrokinetisch gesteuerte Echtzeit-Polymerasekettenreaktion im Mikrokanal mit Joule-Heizewirkung. Analytica Chimica Acta, 557, 146-151.

Madhavi Krishnan, Victor M. Ugaz und Mark A. Burns. (2002).PCR in einem Rayleigh-Benard KonvektionszelleWissenschaft, 298, 793.